JP2014233806A - ロボットおよびロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームの小型化を図ることができるとともに、簡単な構造で力覚センサーを容易に冷却することができるロボットおよびロボットシステムを提供すること。【解決手段】ロボット１は、エンドエフェクター３２が装着された状態で稼動するロボットアーム３ａと、ロボットアーム３ａに設けられ、ロボットアーム３ａがエンドエフェクター３２を介して受ける力を検出する力覚センサー６と、ロボットアーム３ａに設けられ、電力が供給されることにより力覚センサー６を冷却する冷却部７とを備えている。ロボットアーム３ａの稼動領域内には、冷却部７に非接触で電力を供給する給電装置５が配置されている。そして、ロボットアーム３ａが給電装置５まで移動した際に、冷却部７は、非接触で給電装置５から電力が供給されて、力覚センサー６に対する冷却を行なう。【選択図】図７

Description

本発明は、ロボットおよびロボットシステムに関する。

従来から、多関節ロボットアームが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のロボットアームは、箱状をなす筐体を有し、その筐体内に関節の駆動源となるモーター等が収納、配置されている。モーターは、一般的に作動中は熱を発するため、その熱により当該モーターの周辺機器が加熱されて、悪影響を及ぼすことがある。これを防止するために、放熱用のファンを筐体に設けて、筐体内から熱を放出している。

実公平１−２３７５４号公報

しかしながら、上記のような構成のロボットアームでは、モーターの出力によっては、当該モーターとして比較的大型のものを使用する場合があり、その結果、ロボットアームも大型化してしまうという問題があった。
また、このロボットアームでは、通常、ファンは、筐体（ロボットアーム）内を挿通するケーブルを介して、電源と電気的に接続されている。このようにケーブルを引き回す、すなわち、配線するための空間も筐体内に確保しなければならず、これもロボットアームの大型化の原因となっている。

また、モーターからの熱を比較的効率よく放出するために、ファンの配置箇所も制限され、これに伴ってケーブルを引き回す箇所も制限されるため、ロボットアームの構造が複雑なものとなってしまう。
また、ロボットアーム先端部には、力制御によるロボット動作を行うために、力覚センサーを備えているが、力覚センサーは温度上昇により、データが変動するため、力覚センサーが加熱されない構造が必要になる。
本発明の目的は、ロボットアームの小型化を図ることができるとともに、簡単な構造で力覚センサーを容易に冷却することができるロボットおよびロボットシステムを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
（適用例１）
本発明のロボットは、エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、
前記ロボットアームと連結した胴部と、
前記胴部の下部を構成するベースと、
前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、
前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、
前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって前記力覚センサーを冷却する冷却部と、
前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、
を備え、
前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記胴部または前記ベース以外のどこかに設置された送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とする。

これにより、冷却部に直接的に電力を供給する供給源を備えるのを省略することができ、よって、ロボットアームの小型化を図ることができる。また、供給源を省略することができる分、ロボットを簡単な構造とすることができる。また、ロボットとは別構成の給電装置から冷却部に電力を供給することができ、当該冷却部により、力覚センサーを容易に冷却することができる。

（適用例２）
本発明のロボットは、エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、
前記ロボットアームと連結した胴部と、
前記胴部の下部を構成するベースと、
前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、
前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、
前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって力覚センサーを冷却する冷却部と、
前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、
前記胴部または前記ベースに設置された受電側給電部と、
を備え、
前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とする。

これにより、冷却部に直接的に電力を供給する供給源を備えるのを省略することができ、よって、ロボットアームの小型化を図ることができる。また、供給源を省略することができる分、ロボットを簡単な構造とすることができる。また、ロボットとは別構成の給電装置から冷却部に電力を供給することができ、当該冷却部により、力覚センサーを容易に冷却することができる。

（適用例３）
本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、前記温度検出部による検出結果が閾値を超え、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させ、前記冷却部が前記受電側給電部から電力を供給されて前記力覚センサーを前記閾値以下へ冷却するのが好ましい。
これにより、力覚センサーが過剰に加熱された状態を防止することができ、よって、その後も、力覚センサーを冷却すれば、当該力覚センサーからは正確な検出結果を得ることができる。

（適用例４）
本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させた後に待機し、前記温度検出部による検出結果が閾値以下になると、前記ロボットアームは、稼働可能となるのが好ましい。
これにより、力覚センサーが十分に冷却された状態で、ロボットアームを再稼働させることができる。

（適用例５）
本発明のロボットでは、前記送電側給電部は、電源と、前記電源と電気的に接続された第１の共振コイルと、を含み、
前記冷却部は、ペルチェ素子を含み、
前記受電側給電部は、前記冷却部と電気的に接続された第２の共振コイルを含み、
前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動すると、前記第１共振コイルから前記第２共振コイルへ電磁誘導により電力が供給されるのが好ましい。
これにより、ペルチェ素子にも電力が供給されて、当該ペルチェ素子が作動することとなり、よって、力覚センサーを容易に冷却することができる。

（適用例６）
本発明のロボットでは、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記第１共振コイルの中心軸と前記第２共振コイルの中心軸とが平行となるのが好ましい。
これにより、「電磁誘導」を効果的に生じさせることができる。

（適用例７）
本発明のロボットでは、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記ロボットアームと前記送電側給電部との相対位置を調整する位置調整部をさらに備えるのが好ましい。
これにより、冷却部に非接触で送電側給電部から電力を確実に供給することができ、よって、冷却部が確実に作動することとなり、力覚センサーを冷却することができる。

（適用例８）
本発明のロボットでは、前記位置調整部は、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後の撮像情報を撮像するカメラを有するのが好ましい。
これにより、視覚による位置調整を行なうことができ、よって、その位置調整を容易に行なうことができる。
（適用例９）
本発明のロボットでは、前記ロボットアームは、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電する間において待機するのが好ましい。
これにより、省電力化に寄与する。

（適用例１０）
本発明のロボットシステムは、エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって力覚センサーを冷却する冷却部と、前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、を含むロボットと、
前記受電側給電部に非接触で電力を供給する送電側給電装置と、
を備え、
前記ロボットアームによって、前記受電側給電部がロボット外のどこかに設置された送電側給電装置から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とする。

（適用例１１）
本発明のロボットシステムでは、前記送電側給電装置は、前記ロボットが作業を行なう作業台に設置されるのが好ましい。
（適用例１２）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットアームは、前記温度検出部による検出結果が閾値を超えると、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させ、前記冷却部が前記受電側給電部から電力を供給されて前記力覚センサーを前記閾値以下へ冷却するのが好ましい。

（適用例１３）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットアームは、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させた後に待機し、前記温度検出部による検出結果が閾値以下になると、前記ロボットアームは、稼働可能となるのが好ましい。

（適用例１４）
本発明のロボットシステムでは、前記送電側給電装置は、電源と、前記電源と電気的に接続された第１の共振コイルと、を含み、
前記冷却部は、ペルチェ素子を含み、
前記受電側給電装置は前記冷却部と電気的に接続された第２の共振コイルを含み、
前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動すると、前記第１共振コイルから前記第２共振コイルへ電磁誘導により電力が供給されるのが好ましい。

（適用例１５）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記第１共振コイルの中心軸と前記第２共振コイルの中心軸とが平行となるのが好ましい。
（適用例１６）
本発明のロボットシステムでは、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記ロボットアームと前記給電部との相対位置を調整する位置調整部をさらに備えるのが好ましい。
（適用例１７）
本発明のロボットシステムでは、前記位置調整部は、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後の撮像情報を撮像するカメラを有するのが好ましい。

本発明に係わるロボットシステムの第１実施形態を示す正面図である。 図１中の矢印Ａ方向から見た図（側面図）である。 図１中の矢印Ｂ方向から見た図（平面図）である。 図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図である。 図１に示すロボットシステムに内蔵された制御部の制御プログラムを示すフローチャートである。 図１に示すロボットシステムの作動状態を示す拡大側面図である。 図１に示すロボットシステムの停止状態を示す拡大側面図である。 本発明に係わるロボットシステムの第２実施形態を示す正面図である。 本発明に係わるロボットシステムの第３実施形態を示す正面図である。

以下、本発明のロボットおよびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係わるロボットシステムの第１実施形態を示す正面図、図２は、図１中の矢印Ａ方向から見た図（側面図）、図３は、図１中の矢印Ｂ方向から見た図（平面図）、図４は、図１に示すロボットシステムの主要部のブロック図、図５は、図１に示すロボットシステムに内蔵された制御部の制御プログラムを示すフローチャート、図６は、図１に示すロボットシステムの作動状態を示す拡大側面図、図７は、図１に示すロボットシステムの停止状態を示す拡大側面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図３、図６および図７中（図８、図９についても同様）の互いに直交する方向を「ｘ軸方向」、「ｙ軸方向」、「ｚ軸方向」と言う。このｘ軸とｙ軸とは、水平面上で互いに直交する２つの座標軸となり、ｚ軸は、鉛直方向に沿った座標軸となっている。また、図１、図２、図６および図７（図８、図９についても同様）の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うこともある。

図１〜図３に示すロボットシステム１００は、例えば、プリンター、カメラ等のような精密機器（電子機器）を組み立て製造するセル生産方式（需要に対応した変機種変量生産方式）の生産システムである。このロボットシステム１００は、ロボット１と、給電装置（送電側給電部）５とを備えている。
以下、ロボットシステム１００を構成する各部について説明する。
まず、ロボット１について説明する。

ロボット１は、ロボット本体２と、第１アーム（ロボットアーム）３ａと、第２アーム（ロボットアーム）３ｂと、撮像装置としてのカメラ４ａおよび４ｂとを備えている。
ロボット本体２は、胴部２１と、胴部２１の上側に設置されたパイロットランプ２２と、胴部２１の下側に設置されて当該胴部２１の下部を構成する脚部２３とを有している。
胴部２１は、脚部２３に起立して設置されている。この胴部２１の上部にある両肩部、すなわち、一方の側面ともう一方の側面（他方の面）とには、それぞれ、第１アーム３ａおよび第２アーム３ｂが接続されて（連結されて）いる。なお、胴部２１は、脚部２３に対して鉛直軸回りに回動可能となっているのが好ましい。

パイロットランプ２２は、制御部８と電気的に接続されており、ロボット１（ロボットシステム１００）が作動中か否かを報知するものである。例えば、パイロットランプ２２が作動中であるときには、青色の光が発せられ、パイロットランプ２２が停止中であるときには、赤色の光が発せられる。このパイロットランプ２２の色を識別することにより、現在のロボット１の状態を、例えばロボット１全体を視認することができないが、パイロットランプ２２だけは視認可能な位置からでも認識することができる。

脚部２３は、ベース２３１と、ベース２３１の下部に配置された複数のキャスター２３２とを有している。
ベース２３１は、箱状をなす筐体２３３を有し、この筐体２３３内に制御部８や、その他バッテリー（図示せず）等が収納されている。
また、各キャスター２３２は、それぞれ、間隔をおいて配置されている。このようなキャスター２３２により、例えば作業者が、ベース２３１から突出形成されたハンドル２３４を把持して、ロボット１を押して搬送することができる。

図１に示すように、第１アーム３ａは、ロボット１自身にとって左腕となり、第２アーム３ｂは、ロボット１自身にとって右腕となる。第１アーム３ａと第２アーム３ｂとは、配置位置が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、第１アーム３ａについて代表的に説明する。
図１〜図３に示すように、第１アーム３ａは、複数本（例えば本実施形態では３本）の長尺なエレメント（アーム）３１の端部同士を回動可能に連結してなる連結体（アーム連続体）を有している。そして、各エレメント３１の回動角度を適宜設定することにより、第１アーム３ａは、全体として屈曲・伸長することができる。この屈曲・伸長可能な領域が第１アーム３ａの稼動領域となる。ロボット１では、第１アーム３ａの稼動領域と第２アーム３ｂの稼動領域とが重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。以下、第１アーム３ａの稼動領域、第２アーム３ｂの稼動領域を総称して単に「稼動領域」と言う。

また、第１アーム３ａの先端部、すなわち、最も先端側に位置するエレメント３１には、エンドエフェクター（ハンド）３２を着脱自在に装着することができる。図６に示すように、第１アーム３ａは、エンドエフェクター３２が装着された装着状態で、稼動する、すなわち、当該エンドエフェクター３２で前記精密機器を構成する部品２０等を把持することができる。

なお、本実施形態では、エンドエフェクター３２の構成としては、複数本のフィンガー３２１と、フィンガー３２１を支持する支持機構３２２とを有する構成となっている。
支持機構３２２は、例えば複数の歯車を有し、これらが互いに噛み合った構造のものである。また、支持機構３２２は、第１アーム３ａに装着される部分でもある。
このような構成の支持機構３２２の作動により、フィンガー３２１同士は、互いに接近・離間することができる。接近状態では、部品２０を挟持することができる。離間状態では、前記挟持されている部品２０を解放することができる。

また、図４に示すように、第１アーム３ａは、各エレメント３１をそれぞれ独立して回動させる駆動源となるモーター３３と、各モーター３３の駆動を制御するモータードライバー３４とを有している。各モーター３３は、それぞれ、第１アーム３ａの関節付近に配置されている。また、各モーター３３は、それぞれ、当該モーター３３に対応するモータードライバー３４を介して、制御部８と電気的に接続されている。各モータードライバー３４は、それぞれ、脚部２３のベース２３１（筐体２３３）に格納されている。

さらに、第１アーム３ａは、装着状態のエンドエフェクター３２を作動させる駆動源となるモーター３５と、モーター３５の駆動を制御するモータードライバー３６とを有している。モーター３５は、第１アーム３ａの先端部付近に配置されている。また、モータードライバー３６は、モーター３５にケーブル（図示せず）を介して電気的に接続され、脚部２３のベース２３１（筐体２３３）に格納されている。

図４に示すように、撮像装置であるカメラ４ａ、４ｂは、それぞれ、制御部８と電気的に接続されている。カメラ４ａ、４ｂは、それぞれ、稼動領域内を撮像して稼動領域内の情報を得るものである。ロボット１では、２つのカメラ４ａ、４ｂを有しているため、撮像対象をステレオ視で撮像することができる。なお、カメラ４ａ、４ｂは、胴部２１に対し鉛直軸回りに回動可能に支持されているのが好ましい。

図１に示すように、カメラ４ａとカメラ４ｂとは、ロボット本体２の胴部２１の上方、すなわち、胴部２１よりもｚ軸正側にそれぞれ配置されている。また、カメラ４ａとカメラ４ｂとは、胴部２１の中心軸を関して対称的な位置関係にある、すなわち、胴部２１の中心軸に対して線対称に配置されている。
このような配置により、稼動領域にある部品２０を撮像して撮像情報を得、当該部品２０を制御部８で確実に把握することができる。そして、この撮像情報に基づいて、その後の組立作業を確実に行なうことができる。

カメラ４ａ、４ｂとしては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを用いることができる。これにより、濃淡画像を得ることができる。そして、制御部８の記憶部８２に予め記憶されているプログラムで、前記濃淡画像を２値化処理して、例えば部品２０の位置、形状（エッジ）等を抽出することができる。この抽出結果に基づいて、ロボット１は、第１アーム３ａ、第２アーム３ｂが組立作業を行なうことができる。
なお、カメラ４ａ、４ｂは、それぞれ、本実施形態ではロボット本体２の胴部２１の上方に配置されているが、これに限定されず、例えば、胴部２１の上部に内蔵して、配置されていてもよい。

図４に示すように、制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＣＰＵ８１と電気的に接続された記憶部８２とを有している。
ＣＰＵ８１は、第１アーム３ａ、第２アーム３ｂ、カメラ４ａおよび４ｂ、パイロットランプ２２の作動を制御するものである。
記憶部８２は、各部の作動を実行するためのプログラム等の各種プログラムおよび各種データを記憶（格納）するものである。記憶部８２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤ（Hard Disk）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read−Only Memory）等のような記録媒体がある。

さて、図６、図７に示すように、第１アーム３ａの最も先端に位置するエレメント３１には、力覚センサー６が設置されている（第２アーム３ｂについても同様）。力覚センサー６は、第１アーム３ａ（エレメント３１）がエンドエフェクター３２を介して受ける力やモーメントを検出するセンサーである。
この力覚センサー６の検出結果、すなわち、力覚センサー６から出力される信号は、制御部８に入力される。そして、制御部８は、力覚センサー６の検出結果に基づいて所定の制御を行う（図４参照）。

なお、力覚センサー６としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、互いに直交する３軸の各軸方向の力および各軸回りのモーメントを検出する６軸力センサー等が挙げられる。この力覚センサー６は、例えば、エンドエフェクター３２により部品２０を把持する場合、そのエンドエフェクター３２から第１アーム３ａに加わる力やモーメントを検出する。なお、以下では、力とモーメントとを含めて力と言う。

また、力覚センサー６の形状は、特に限定されないが、本実施形態では円盤状となっている。この円盤状をなす力覚センサー６は、中心軸が第１アーム３ａの長手方向に沿っている。
ところで、力覚センサー６は、温度依存性、すなわち、温度変化の影響を受け易く、力覚センサー６自身またはその周辺の温度変化の程度によっては、検出精度が低下するおそれがある。例えば図６に示すように、エンドエフェクター３２が部品２０を把持している間、当該エンドエフェクター３２のフィンガー３２１を作動させるモーター３５からは熱が発せられ、その熱が力覚センサー６に伝達される。この場合、力覚センサー６は、経時的に加熱されることとなり、その結果、検出値に誤差（くるい）が生じる。

ロボット１では、このような不具合を防止するために、力覚センサー６を強制的に冷却して、前記加熱による力覚センサー６の温度変化を防止または抑止する冷却部７が第１アーム３ａに設けられている。
図６、図７に示すように、冷却部７は、ペルチェ素子（サーモモジュール）７１を有している。このペルチェ素子７１は、第１アーム３０ａ内で当該ペルチェ素子７１に電力を供給する受電側給電部としてのコイル（第２の共振コイル）１１と電気的に接続されている。

ペルチェ素子７１は、「ペルチェ効果」を発揮する板状の素子であり、力覚センサー６に対しその基端側から当接して設けられている。
コイル１１は、第１アーム３ａの最も先端に位置するエレメント３１の側面側に配置されている。
このような構成の冷却部７では、後述するように電磁誘導により非接触で、ペルチェ素子７１に電力が供給される（受電可能となる）。そして、ペルチェ効果により、力覚センサー６を冷却することができる。

エンドエフェクター３２の支持機構３２２には、力覚センサー６の温度を検出する温度センサー（温度検出部）３７が設置されている。これにより、温度センサー３７は、装着状態で力覚センサー６に近接することができ、よって、当該力覚センサー６の温度を正確に検出することができる。なお、温度センサー３７は、本実施形態ではエンドエフェクター３２に設置されているが、これに限定されず、例えば、第１アーム３ａに設置されていてもよい。
この温度センサー３７としては、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、その１例としては、サーミスタ、熱電対等が挙げられる。

また、温度センサー３７には、送信部３８が電気的に接続されている。この送信部３８は、力覚センサー６で検出された検出結果、すなわち、検出信号を、無線（ワイヤレス）により、給電装置５の受信部５６に送信する部分である。
ロボットシステム１００では、冷却部７（ペルチェ素子７１）に電力を供給する装置として、給電装置５がロボット１外のどこかに設置されている。具体的には、給電装置５は、稼動領域内に配置されている。
図１〜図３に示すように、給電装置５は、装置本体５１ａ、５１ｂを有している。そして、装置本体５１ａ、５１ｂは、支持台５２上で一括して設置、支持されている。

支持台５２は、ロボット１を囲むように配置された、すなわち、「Ｕ」字状をなす天板５２１と、天板５２１から下方に向かって突出して設けられた４本の脚部５２２とを有している。天板５２１上では、ロボット１が、部品２０と、他の部品とを組み立てる組立作業を行なうことができる。このように支持台５２は、ロボット１が作業を行なう作業台としても機能する。

装置本体５１ａは、天板５２１上のロボット１の第１アーム３ａ側に配置、固定され、装置本体５１ｂは、天板５２１上のロボット１の第２アーム３ｂ側に配置、固定されている。装置本体５１ａと装置本体５１ｂとは、配置位置が異なる以外は同じ構成であるため、以下、装置本体５１ａについて代表的に説明する。
図６、図７に示すように、装置本体５１ａは、箱状をなす筐体５３と、筐体５３内に収納された制御部５４、コイル（第１の共振コイル）５５および受信部５６とを有している。

筐体５３は、全体形状が偏平形状をなし、その上面５３１が平面となっている。
図４に示すように、制御部５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５４１と、ＣＰＵ５４１と電気的に接続された変換器５４２とを有している。
コイル５５は、変換器５４２（制御部５４）と電気的に接続されており、変換器５４２で外部電源からの交流電圧を直流電圧に変換され電圧が印加されることにより、通電状態を取り得る。

なお、変換器５４２は、コイル５５への電圧印加のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることもできる。
受信部５６は、温度センサー３７の検出結果、すなわち、温度センサー３７から出力される信号を、送信部３８を介して、無線により受信することができる。そして、受信された信号は、制御部５４に入力され、その結果に基づいて、当該制御部５４は、変換器５４２を作動させたり、装置本体５１ａ上（以下、装置本体５１ａ上を「ホームポジション」と言う）に第１アーム３ａを移動するようロボット１の制御部８に信号を送信する等の制御を行なう。なお、第２アーム３ｂに対しては、装置本体５１ｂ上に移動させる制御を行なう。

そして、図７に示すように、第１アーム３ａがホームポジションに移動して、位置した状態で、コイル５５が通電状態となると、電磁誘導により、ロボット１側のコイル１１も通電状態となる。これにより、ペルチェ素子７１に電力が供給されて、当該ペルチェ素子７１が作動することとなり、よって、力覚センサー６を確実に冷却することができる。
ここで、「電磁誘導」を確実に生じさせるには、第１アーム３ａがホームポジションに位置した状態で、ロボット１のコイル１１が給電装置５のコイル５５と対向するとともに、コイル１１の中心軸１１１がコイル５５の中心軸５５１と平行となるのが好ましい（図７参照）。このような位置関係となるように、ロボットシステム１００には、第１アーム３ａの給電装置５との相対位置を調整する位置調整部９が設けられている。

ロボットシステム１００では、カメラ４ａ、４ｂが位置調整部９の一部として機能する。さらに、図３に示すように、ロボット１の第１アーム３ａ（第２アーム３ｂ側についても同様）に付されたマーカー３９１、３９２と、給電装置５の天板５２１上の装置本体５１ａ（装置本体５１ｂ側についても同様）近傍に付されたマーカー５７１、５７２も、位置調整部９の一部として機能する。なお、マーカー３９１、３９２、５７１、５７２としては、例えば、ドット（黒丸）が好ましい。

第１アーム３ａの給電装置５に対する位置を調整するには、まず、第１アーム３ａがホームポジションに位置した後の状態の撮像情報をカメラ４ａ、４ｂで撮像する。この撮像画像には、マーカー３９１、３９２、５７１、５７２が撮像されている。そして、撮像画像に対して制御部８内の画像処理部（図示せず）で画像処理を行なう。ここでの画像処理とは、前記撮像画像を二値化して、マーカー３９１、３９２、５７１、５７２を抽出し、さらにマーカー３９１とマーカー３９２とを通過する仮想直線３９３を求めるとともに、マーカー５７１とマーカー５７２とを通過する仮想直線５７３を求める処理である。
仮想直線３９３と仮想直線５７３とが平行であると制御部８で判断された場合には、図７に示す状態、すなわち、ロボット１（第１アーム３ａ）のコイル１１が給電装置５のコイル５５と対向するとともに、コイル１１の中心軸１１１がコイル５５の中心軸５５１と平行となった状態とみなされる（第２アーム３ｂ側についても同様）。

一方、仮想直線３９３と仮想直線５７３とが平行ではないと制御部８で判断された場合には、仮想直線３９３と仮想直線５７３とが平行となるように、第１アーム３ａを移動して、調整する（第２アーム３ｂ側についても同様）。
なお、第１アーム３ａには、ランプ等の発光体３０が設けられており、当該発光体３０の発光をカメラ４ａ、４ｂで視認することにより、第１アーム３ａと給電装置５との位置関係を把握するよう構成されていてもよい。

次に、ロボットシステム１００の作動状態、すなわち、制御部８の制御プログラムを、図５に示すフローチャートに基づいて、図６、図７を参照しつつ説明する。この制御プログラムは、記憶部８２に予め記憶されている。なお、ここでは、ロボット１の第１アーム３ａ、第２アーム３ｂのうち、第１アーム３ａに対する制御について代表的に扱う。
まず、ロボットシステム１００は、図６に示す状態となっている。この図６に示す状態は、ロボット１のエンドエフェクター３２により部品２０が把持され、第１アーム３ａの移動により搬送される状態である。前述したように、エンドエフェクター３２が部品２０を把持している間、当該エンドエフェクター３２のフィンガー３２１を作動させるモーター３５からは熱が発せられる。この熱は、力覚センサー６に伝達されて、力覚センサー６は、継続的に加熱されることとなる。

図６に示す状態で、温度センサー３７で検出された検出温度ｔ（検出結果）が閾値αを超えたか否かを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１において検出温度ｔが閾値αを超えたと判断されたら、図７に示すように、第１アーム３ａをホームポジションまで移動させる（ステップＳ２）。このとき、前述したように、第１アーム３ａのコイル１１が装置本体５１ａのコイル５５と対向するとともに、コイル１１の中心軸１１１がコイル５５の中心軸５５１と平行となるよう位置調整がなされる。

なお、閾値αとは、力覚センサー６が加熱されて温度上昇が生じた際、力覚センサー６の検出結果に無視することができないような誤差が生じる程度の温度である。
また、第１アーム３ａのホームポジションへの移動に先んじて、エンドエフェクター３２から部品２０を稼動領域の所定箇所に放すのが好ましい。
そして、装置本体５１ａのコイル５５が通電状態となると、電磁誘導により非接触で、第１アーム３ａのコイル１１も通電状態となる。これにより、ペルチェ素子７１に電力が供給されて、当該ペルチェ素子７１が作動する。このペルチェ素子７１により、力覚センサー６を確実に強制的に冷却することができる。

次に、温度センサー３７で検出された検出温度ｔが閾値α以下となったか否かを判断する（ステップＳ３）。ステップＳ３において検出温度ｔが閾値α以下となったと判断されたら、力覚センサー６が十分に冷却された、すなわち、正確な検出結果を得ることができる程度にまで力覚センサー６が冷却されたとみなすことができ、第１アーム３ａが再稼働可能となる。そして、第１アーム３ａが再稼働すると判断されたら（ステップＳ４）、当該第１アーム３ａの再稼働を開始する（ステップＳ５）。
また、ステップＳ１において検出温度ｔが未だ閾値αを超えていないと判断されたら、この場合、力覚センサー６が正確な検出結果を得ることができる状態にあるとみなすことができ、第１アーム３ａの搬送作業を継続することができる。

そして、搬送作業が終了したと判断されたら（ステップＳ６）、ステップＳ２を実行し、以後、それより下位のステップを順次実行する。このようにロボットシステム１００では、第１アーム３ａが稼動を行なわないとき、その他、第１アーム３ａがホームポジションまで移動した後には、ホームポジションで待機する。このときも、電磁誘導によりペルチェ素子７１に電力が供給されて、力覚センサー６を確実に強制的に冷却することができる。

以上のような構成のロボット１では、ペルチェ素子７１への電力を第１アーム３ａとは別に設けられた給電装置５で供給することができる。これにより、例えば第１アーム３ａ内を挿通するケーブルを省略することができ、よって、第１アーム３ａの小型化を図ることができる。そして、第１アーム３ａが給電装置５まで移動した際に、当該給電装置５からペルチェ素子７１に電力を供給することができる。
また、ペルチェ素子７１を作動させるという簡単な構成で、力覚センサー６を容易に強制的に集中して冷却することができる。

また、ペルチェ素子７１は、一般的に冷却の立ち上がりが比較的早く、力覚センサー６の急冷に寄与する。
また、力覚センサー６の温度上昇の傾向（温度分布）を把握することにより、第１アーム３ａがホームポジションに移動するタイミングを適宜設定することもできる。これにより、ロボット１の処理能力（スループット）が低下するのを防止することができる。

＜第２実施形態＞
図８は、本発明に係わるロボットシステムの第２実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、受電側給電部の設置箇所が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図８に示すように、本実施形態では、ペルチェ素子７１に電力を供給する受電側給電部であるコイル１１がロボット１の胴部２１に設置されている。これにより、コイル１１が第１アーム３ａまたは第２アーム３ｂから設置箇所が移った分、当該アームの小型化、軽量化を図ることができる。

＜第３実施形態＞
図９は、本発明に係わるロボットシステムの第３実施形態を示す正面図である。
以下、この図を参照して本発明のロボットおよびロボットシステムの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、受電側給電部の設置箇所が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図９に示すように、本実施形態では、ペルチェ素子７１に電力を供給する受電側給電部であるコイル１１がロボット１のベース２３１に設置されている。これにより、コイル１１が第１アーム３ａまたは第２アーム３ｂから設置箇所が移った分、当該アームの小型化、軽量化を図ることができる。
以上、本発明のロボットおよびロボットシステムを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ロボットおよびロボットシステムを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明のロボットおよびロボットシステムは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、ロボットは、前記実施形態では２本のロボットアームを備えたものであるが、これに限定されず、例えば、１本、または、３本以上のロボットアームを備えたものであってもよい。

また、冷却部への電力供給方法としては、前記実施形態では電磁誘導による方法であったが、これに限定されず、例えば、磁界共鳴による方法（磁界共鳴方式）であってもよい。
また、温度検出部は、前記実施形態ではエンドエフェクターに設けられているが、これに限定されず、例えば、ロボットアームに設けられていてもよい。

また、ロボットの撮像装置としては、前記実施形態ではＣＣＤカメラを挙げていたが、これに限定されず、例えば、近赤外線カメラも適用可能である。
また、エンドエフェクターは、前記実施形態では部品を挟持して把持するよう構成されたものであるが、これに限定されず、例えば、部品を吸引して把持するよう構成されたものであってもよい。
また、給電装置では、天板上での各装置本体の配置箇所は、図１〜図３に示す箇所に限定されず、稼動領域内であれば天板上のいずれの箇所であってもよい。

１００……ロボットシステム １……ロボット ２……ロボット本体 ２１……胴部 ２２……パイロットランプ ２３……脚部 ２３１……ベース ２３２……キャスター ２３３……筐体 ２３４……ハンドル ３ａ……第１アーム（ロボットアーム） ３ｂ……第２アーム（ロボットアーム） ３０……発光体 ３１……エレメント（アーム） ３２……エンドエフェクター（ハンド） ３２１……フィンガー ３２２……支持機構 ３３……モーター ３４……モータードライバー ３５……モーター ３６……モータードライバー ３７……温度センサー（温度検出部） ３８……送信部 ３９１、３９２……マーカー ３９３……仮想直線 ４ａ、４ｂ……カメラ ５……給電装置（送電側給電部） ５１ａ、５１ｂ……装置本体 ５２……支持台 ５２１……天板 ５２２……脚部 ５３……筐体 ５３１……上面 ５４……制御部 ５４１……ＣＰＵ（Central Processing Unit） ５４２……変換器 ５５……コイル（第１の共振コイル） ５５１……中心軸 ５６……受信部 ５７１、５７２……マーカー ５７３……仮想直線 ６……力覚センサー ７……冷却部 ７１……ペルチェ素子（サーモモジュール） ８……制御部 ８１……ＣＰＵ（Central Processing Unit） ８２……記憶部 ９……位置調整部 １１……コイル（第２の共振コイル） １１１……中心軸 ２０……部品 Ｓ１〜Ｓ６……ステップ ｔ……検出温度 α……閾値

Claims (17)

1. エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、
   前記ロボットアームと連結した胴部と、
   前記胴部の下部を構成するベースと、
   前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、
   前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、
   前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって前記力覚センサーを冷却する冷却部と、
   前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、
   を備え、
   前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記胴部または前記ベース以外のどこかに設置された送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とするロボット。
2. エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、
   前記ロボットアームと連結した胴部と、
   前記胴部の下部を構成するベースと、
   前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、
   前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、
   前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって力覚センサーを冷却する冷却部と、
   前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、
   前記胴部または前記ベースに設置された受電側給電部と、
   を備え、
   前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とするロボット。
3. 前記ロボットアームは、前記温度検出部による検出結果が閾値を超え、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させ、前記冷却部が前記受電側給電部から電力を供給されて前記力覚センサーを前記閾値以下へ冷却する請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記ロボットアームは、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させた後に待機し、前記温度検出部による検出結果が閾値以下になると、前記ロボットアームは、稼働可能となる請求項３に記載のロボット。
5. 前記送電側給電部は、電源と、前記電源と電気的に接続された第１の共振コイルと、を含み、
   前記冷却部は、ペルチェ素子を含み、
   前記受電側給電部は、前記冷却部と電気的に接続された第２の共振コイルを含み、
   前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動すると、前記第１共振コイルから前記第２共振コイルへ電磁誘導により電力が供給される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記第１共振コイルの中心軸と前記第２共振コイルの中心軸とが平行となる請求項５に記載のロボット。
7. 前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記ロボットアームと前記送電側給電部との相対位置を調整する位置調整部をさらに備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載のロボット。
8. 前記位置調整部は、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後の撮像情報を撮像するカメラを有する請求項７に記載のロボット。
9. 前記ロボットアームは、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電する間において待機する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のロボット。
10. エンドエフェクターが装着されるロボットアームと、前記ロボットアームに設けられ、前記ロボットアームが前記エンドエフェクターを介して受ける力を検出する力覚センサーと、前記エンドエフェクターまたは前記ロボットアームに設けられ、前記力覚センサーの温度を検出する温度検出部と、前記ロボットアームに設けられ、供給される電力によって力覚センサーを冷却する冷却部と、前記ロボットアームに設けられ、前記冷却部に電力を供給する受電側給電部と、を含むロボットと、
    前記受電側給電部に非接触で電力を供給する送電側給電装置と、
    を備え、
    前記ロボットアームによって、前記受電側給電部がロボット外のどこかに設置された送電側給電装置から非接触で電力を受電できる位置に移動することを特徴とするロボットシステム。
11. 前記送電側給電装置は、前記ロボットが作業を行なう作業台に設置される請求項１０に記載のロボットシステム。
12. 前記ロボットアームは、前記温度検出部による検出結果が閾値を超えると、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させ、前記冷却部が前記受電側給電部から電力を供給されて前記力覚センサーを前記閾値以下へ冷却する請求項１０または１１に記載のロボットシステム。
13. 前記ロボットアームは、前記受電側給電部を前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動させた後に待機し、前記温度検出部による検出結果が閾値以下になると、前記ロボットアームは、稼働可能となる請求項１２に記載のロボットシステム。
14. 前記送電側給電装置は、電源と、前記電源と電気的に接続された第１の共振コイルと、を含み、
    前記冷却部は、ペルチェ素子を含み、
    前記受電側給電装置は前記冷却部と電気的に接続された第２の共振コイルを含み、
    前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動すると、前記第１共振コイルから前記第２共振コイルへ電磁誘導により電力が供給される請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
15. 前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記第１共振コイルの中心軸と前記第２共振コイルの中心軸とが平行となる請求項１４に記載のロボットシステム。
16. 前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後に、前記ロボットアームと前記給電部との相対位置を調整する位置調整部をさらに備える請求項１０ないし１５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
17. 前記位置調整部は、前記ロボットアームによって、前記受電側給電部が前記送電側給電部から非接触で電力を受電できる位置に移動した後の撮像情報を撮像するカメラを有する請求項１６に記載のロボットシステム。

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